JP2020012581A - 制御装置、空調システム及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、本実施形態の空調システムについて図を参照しつつ説明を行う。
図1は、本発明の一実施形態における空調システムの一例を示す概略図である。
空調システム100は、室内機10と、室外機20と、放射パネルモジュール40A,40Bと、ダクト13と、を備える。以下、放射パネルモジュール40A,40B等を総称して放射パネルモジュール40と記載する場合がある。
室内機10は、空調対象となる室内の空間W0の天井裏などに設置され、吸込口W1から空間W0の空気Wを吸入し、この空気Wを適切な温度に調節してダクト13へ送出する。空間W0の床、壁面、天井などには、少なくとも1つの放射パネルモジュール40が配置され、ダクト13へ送出された温度制御済みの空気Wは、放射パネルモジュール40へ供給される。放射パネルモジュール40は、ふく射熱を空間W0へ放射する放射パネルと、室内機10から供給される空気Wが通過する流路を備える。放射パネルは空間W0と接するように床、壁、天井などの表面にその放射面(放射パネル)が空間W0側を向くように配置され、放射パネルの裏面を通過する温度制御済みの空気Wが放射パネルを冷却または加熱する。放射パネルが冷却または加熱されることにより、放射パネルを介してふく射熱が空間W0へ伝達し、空間W0を冷房または暖房する。なお、放射パネルモジュール40A、放射パネルモジュール40Bは、配管等で接続されていて、放射パネルモジュール40Aを通過した空気Wは、放射パネルモジュール40Bへ供給される。室内機10から供給される空気Wは、放射パネルモジュール40A、放射パネルモジュール40Bを通過し、吹出口W2Aから空間W0へ吹き出され、空間W0を冷却または加熱する。このように空調システム100は、放射式および対流式の2方式による空調を行って空間W0の冷暖房を行う。
図2は本発明の一実施形態における放射パネルモジュールとその配置例を示す図である。図2に放射パネルモジュール40の平面図を示す。図2に示す例では、空間W0の床面に4つの放射パネルモジュール40A,40B,40C,40Dが配置されている。放射パネルモジュール40Aを例に放射パネルモジュール40の構成を説明する。放射パネルモジュール40Aは、ダンパー42Aと、流路形成部材41A1,41A2,41A3,41A4,41A5,41A6と、ダンパー制御部43Aと、入口部44Aと、出口部45Aと、を備えている。また、放射パネルモジュール40Aの上側の面(空間W0の床面)は、図示しない放射パネルで形成されている。ダンパー制御部43Aは、制御装置30の指示に基づいてダンパー42Aの開閉動作を制御する。ダンパー42Aが実線で示す位置にあるとき(開状態とする)、入口部44Aから流入した空気Wは、実線矢印が示す方向にバイパス流路46Aを通過し、出口部45Aから送り出される。一方、ダンパー制御部43Aの制御によりダンパー42Aが破線で示す位置にあるとき(閉状態とする)、入口部44Aから流入した空気Wは、破線矢印が示す方向に熱交換流路47A1,47A2,47A3,47A4,47A5,47A6,47A7を通過し、出口部45Aから送り出される。
図3に示すように室内機10は、室内熱交換器2、ファン9を備える。室外機20は、圧縮機1、膨張弁3、室外熱交換器4、四方弁5を備える。圧縮機1、室内熱交換器2、膨張弁3、室外熱交換器4、四方弁5は冷媒配管6で接続される。
圧縮機1は、冷媒を圧縮し、圧縮後の高温、高圧の冷媒を吐出する。暖房運転では、冷媒は矢印8の方向に循環する。つまり、圧縮機1が吐出した冷媒は、四方弁5を介して室内熱交換器2に供給される。冷媒は、室内熱交換器2にて、吸込口W1から吸入した空気Wへ放熱し、凝縮して液化する。凝縮した冷媒は、膨張弁3によって減圧され、低圧の冷媒となる。低圧の冷媒は、室外熱交換器4へ供給され、外気からの吸熱により気化する。気化した冷媒は、四方弁5を通過して圧縮機1へ吸入される。圧縮機1は低圧の冷媒を圧縮して高圧の冷媒を吐出する。
制御装置21,30は、例えばマイコン等のコンピュータ装置である。図示するように制御装置30は、センサ情報取得部31と、設定情報取得部32と、タイマ33と、記憶部34と、制御部35と、通信部36とを備えている。制御装置21は、通信部22と、制御部23と、記憶部24とを備えている。
設定情報取得部32は、ユーザがリモートコントローラ等から入力した各種設定情報を取得する。例えば、設定情報取得部32は、運転の開始と停止の指示、冷房・暖房の設定、室温の設定、風量の設定、床のどのエリア(放射パネルモジュール40A〜40Dの何れか)を温めるか(又は冷却するか)等の設定情報を取得する。
タイマ33は、時間を計測する。
記憶部34は、センサ情報取得部31が取得した温度などの計測値、設定情報取得部32が取得した各種設定情報など種々の情報を記憶する。また、記憶部34は、制御部35の機能を実現する各種プログラムを記憶する。
制御部23は、暖房と冷房に応じた四方弁5の切り替えや、温度センサ11が計測した空気Wの温度と設定温度との温度差や、温度センサ14が計測する風路の入口側温度と温度センサ15が計測する風路の出口側温度との温度差に応じて圧縮機1の回転数を制御する。制御部23は、圧縮機1の制御により、空間W0の温度がユーザの指定した設定温度となるとともに床面温度が適切な温度となるように冷凍サイクルの運転を行う。
記憶部24は、通信部22が取得した温度の計測値、各種設定情報など種々の情報を記憶する。また、記憶部24は、制御部23の機能を実現する各種プログラムを記憶する。
まず、設定情報取得部32が、ユーザがリモートコントローラから指定した設定温度Tsや運転モード(冷房、暖房、除湿)等の設定情報を取得する(ステップS11)。設定情報取得部32は、取得した設定情報を記憶部34に記録する。また、通信部36が設定情報を室外機20の制御装置21へ送信する。制御装置21では、通信部22が設定情報を取得し、記憶部24へ記録する。
次にセンサ情報取得部31が、温度センサ11が計測した温度、温度センサ14が計測した温度、温度センサ15が計測した温度を取得する(ステップS12)。センサ情報取得部31は、3つの温度センサが計測した温度を記憶部34に記録する。また、通信部36が、3つの温度情報を制御装置21へ送信する。制御装置21では、通信部22が3つの温度情報を取得し、記憶部24へ記録する。
ΔTa = Ts − Ta ・・・(1)
ΔTp = Tpi − Tpo ・・・(2)
以下、制御部23は、ΔTa、ΔTpに基づいて圧縮機1の回転数を制御する。
他方、ΔTpが閾値Th4より大きい(蓄熱負荷が「小」)の場合(ステップS16;No)、制御部23は、空調負荷が「大」、蓄熱負荷が「小」に基づいて、圧縮機1の回転数を維持する(ステップS18)。
次に制御部23は、圧縮機1の運転を終了するかどうか否かを判定する(ステップS19)。例えば、ユーザが、リモートコントローラから運転の終了を指示すると、制御部23は、圧縮機1の運転を終了する。運転を終了しない場合(ステップS19;No)、ステップS11からの処理を繰り返す。
ΔTpが閾値Th3以下(蓄熱負荷「大」)の場合(ステップS21;Yes)、制御部23は、空調負荷が「中」、蓄熱負荷が「大」に基づいて、圧縮機1の回転数を上昇させる(ステップS23)。
以上で、冷房運転時の空調負荷および放射パネルの蓄熱負荷に基づく、圧縮機1の制御について説明した。図5の処理フローは、除湿運転の場合も同様である。次に暖房運転時の制御について図6を用いて説明する。
ステップS11〜ステップS14は、図5で説明したとおりである。図6のフローチャートでは、ステップS14の判定で運転モードが暖房と判定された場合の処理について説明する。
運転モードが暖房の場合(ステップS14;No)、制御部23は、ΔTaが閾値Th5以上かどうか判定する(ステップS31)。ここで暖房の場合、設定温度Ts(例えばTs=20℃)より室温Taが低い状態からTaがTsへ近づくよう温度制御される(例えばTa=10℃→20℃)。ΔTa(例えば、20℃−10℃=10℃)が閾値Th5(例えば2)より小さければ、室温Taは、Tsに近い温度へ制御されていることを示し、ΔTaが閾値Th5以上の場合は、室温Taは低い状態であり、空調負荷が大きいことを示している。
他方、ΔTpが閾値Th8より小さい(蓄熱負荷が「小」)の場合(ステップS32;No)、制御部23は、空調負荷が「大」、蓄熱負荷が「小」に基づいて、圧縮機1の回転数を維持する(ステップS34)。
ΔTpが閾値Th7以上(蓄熱負荷「大」)の場合(ステップS36;Yes)、制御部23は、空調負荷が「中」、蓄熱負荷が「大」に基づいて、圧縮機1の回転数を上昇させる(ステップS38)。
図7に図5、図6のフローチャートで説明した圧縮機1の回転数制御を、空調負荷と蓄熱負荷の大きさに対応付けた表を示す。図示するように、空調負荷が「大」(設定温度と温度センサ11が計測する温度の差が大きい)の場合、蓄熱負荷に応じて圧縮機1の回転数を上昇(蓄熱負荷「中」、「大」の場合)、または維持(蓄熱負荷「小」の場合)する。また、空調負荷が「中」の場合、蓄熱負荷に応じて圧縮機1の回転数を上昇(蓄熱負荷「大」の場合)、維持(蓄熱負荷「中」の場合)、低下(蓄熱負荷「小」の場合)する。また、空調負荷が「小」の場合、蓄熱負荷に応じて圧縮機1の回転数を維持(蓄熱負荷「大」の場合)、低下(蓄熱負荷「中」の場合)、停止(蓄熱負荷「小」の場合)する。
例えば、上記実施例では、放射パネルモジュール40等を床面に配置する例を挙げたが、天井や壁面に配置してもよい。
2・・・室内熱交換器
3・・・膨張弁
4・・・室外熱交換器
5・・・四方弁
6・・・冷媒配管
9・・・ファン
10・・・室内機
11・・・温度センサ
12・・・湿度センサ
13・・・ダクト
14・・・温度センサ
15・・・温度センサ
20・・・室外機
21・・・制御装置
22・・・通信部
23・・・制御部
24・・・記憶部
30・・・制御装置
31・・・センサ情報取得部
32・・・設定情報取得部
33・・・タイマ
34・・・記憶部
35・・・制御部
36・・・通信部
40A、40B、40C、40D・・・放射パネルモジュール
41A1,41A2,41A3,41A4,41A5,41A6・・・流路形成部材
42A・・・ダンパー
43A・・・ダンパー制御部
44A・・・入口部
45A・・・出口部
46A・・・バイパス流路
47A1,47A2,47A3,47A4,47A5,47A6,47A7・・・熱交換流路
50A、50C・・・配管
100・・・空調システム
W・・・空気
W0・・・空間
W1・・・吸込口
W2A、W2B、W2C、W2D・・・吹出口
Claims (10)
- 空調対象となる空間の空気を吸入して前記空気の温度を制御する空気調和機と、前記空間に接する面に配置された放射パネルモジュールと、前記空気調和機によって温度制御された前記空気を前記放射パネルモジュールへ送出するファンと、前記放射パネルモジュールを通過した前記空気を前記空間へ吹き出す吹出口と、を含む空調システムにおいて、
前記空間が所定の設定温度となるように前記空気の温度制御を行うための負荷である空調負荷の大きさと、前記放射パネルモジュールの放射面の温度制御を行うための負荷である蓄熱負荷の大きさと、に基づいて前記空気調和機が備える圧縮機を制御する、
制御装置。 - 前記設定温度と前記空間の温度との温度差に基づいて前記空調負荷の大きさを判定し、前記空気調和機によって送出された前記空気の温度と前記吹出口から吹き出される前記空気の温度との温度差に基づいて前記蓄熱負荷の大きさを判定する、
請求項1に記載の制御装置。 - 前記設定温度と前記空間の温度との温度差が所定の閾値より大きい場合に前記空調負荷が大きいと判定し、前記空気調和機によって送出された前記空気の温度と前記吹出口から吹き出される前記空気の温度との温度差が所定の閾値より大きい場合に前記蓄熱負荷が大きいと判定する、
請求項1または請求項2に記載の制御装置。 - 前記空調負荷の大きさが第1閾値より大きい場合、前記蓄熱負荷の大きさが第4閾値以上であれば、前記圧縮機の回転数を上昇させ、前記蓄熱負荷の大きさが前記第4閾値より小さい場合、前記圧縮機の回転数を維持する、
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の制御装置。 - 前記空調負荷の大きさが前記第1閾値より小さい第2閾値以上で、前記第1閾値より小さい場合、前記蓄熱負荷の大きさが前記第4閾値より大きい第3閾値以上であれば前記圧縮機の回転数を上昇させ、前記第3閾値より小さく前記第4閾値以上であれば前記圧縮機の回転数を維持し、前記第4閾値より小さければ前記圧縮機の回転数を低下させる、
請求項4に記載の制御装置。 - 前記空調負荷の大きさが前記第2閾値より小さい場合、前記蓄熱負荷の大きさが前記第3閾値以上であれば前記圧縮機の回転数を維持し、前記第3閾値より小さく前記第4閾値以上であれば前記圧縮機の回転数を低下させ、前記第4閾値より小さければ前記圧縮機を停止させる、
請求項5に記載の制御装置。 - 前記蓄熱負荷が大きいと判定すると、前記ファンの回転数を低下させる、
請求項3に記載の制御装置。 - 空調対象となる空間の空気を吸入して前記空気の温度を制御する空気調和機と、前記空間に接する面に配置された放射パネルモジュールと、前記空気調和機によって温度制御された前記空気を前記放射パネルモジュールへ送出するファンと、前記放射パネルモジュールを通過した前記空気を前記空間へ吹き出す吹出口と、を含む空調システムにおいて、
前記空気調和機によって送出された前記空気の温度と前記吹出口から吹き出される前記空気の温度との温度差を演算し、前記温度差が所定の閾値以上の場合、前記空気調和機が備える圧縮機の回転数を上昇させる、
制御装置。 - 空調対象となる空間の空気を吸入して、前記空気の温度を制御する空気調和機と、
前記空間に接する面に配置された放射パネルモジュールと、
前記空気調和機によって温度制御された前記空気を前記放射パネルモジュールへ送出するファンと、
前記放射パネルモジュールを通過した前記空気を前記空間へ吹き出す吹出口と、
請求項1から請求項8の何れか1項に記載の制御装置と、
を備える空調システム。 - 空調対象となる空間の空気を吸入して前記空気の温度を制御する空気調和機と、前記空間に接する面に配置された放射パネルモジュールと、前記空気調和機によって温度制御された前記空気を前記放射パネルモジュールへ送出するファンと、前記放射パネルモジュールを通過した前記空気を前記空間へ吹き出す吹出口と、を含む空調システムにおいて、
前記空間が所定の設定温度となるように前記空気の温度制御を行うための負荷である空調負荷の大きさと、前記放射パネルモジュールの放射面の温度制御を行うための負荷である蓄熱負荷の大きさと、に基づいて前記空気調和機が備える圧縮機を制御する、
制御方法。
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